王 广 巍

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司， 四川 成都 610072)

1 工程概况

永定桥水利工程位于四川省雅安市汉源县境内流沙河上游，水库坝址位于三交乡河坝村永定桥下游3.3 km，距离下游宜东乡约3 km，距汉源县城约53 km，交通便利，是瀑布沟水电站移民安置的配套工程，用以满足汉源新县城城市用水、农村移民安置区生活和灌溉用水。

永定桥水利工程水库正常蓄水位为1 543.0 m，正常蓄水位以下库容1 114万m3，死库容122.6万m3，兴利库容991.5万m3。2015年12月31日，水库正式向汉源新县城供水，因为水库库容较小，要求水库岸坡必须稳定，保证有效兴利库容，保证汉源新县城、农村移民安置区生活和灌溉用水；坝址上游左岸“大冲沟下游堆积体”在水库蓄水及运行期必须确保岸坡稳定。

2 基本地质条件

“大冲沟下游覆盖层岸坡”位于库中段流沙河左岸，距坝址约1.6 km。流沙河总体以近东西向流经坡体前缘。该段坡体顺河长约300 m，前缘接近河边，高程约1 500 m，后缘至左岸坝顶改线公路，高程约1 705 m。坡体前缘(高程1 620 m以下)地形较陡，坡度35°～40°；坡体中上部(高程1 620 m以上)地形稍缓，坡度25°～30°。坡体下游侧为高粱坪堆积体，坡体上游侧为大冲沟，即“2013年7月14日飞水沟右岸崩塌堆积体”下游边缘。

边坡地层从上至下可为3层。第①层：崩坡积块碎石土层(col+dlQ4)，灰黄色，厚度一般7.0～28.0 m；第②层：黑色含砾粉质黏土，砾石成分为灰黑色砂质灰岩、炭质页岩，粒径多小于0.5 cm，占5%～10%，呈次棱～棱角状，结构紧密，分布于基岩顶板；③下伏基岩为志留系罗惹坪组灰白色薄～中层状细晶白云岩夹薄层砂质灰岩(S2l)，以弱风化为主。

该边坡位于宜东向斜北东翼近轴部，岩层产状以N60°～85°W/SW∠8°～20°为主，缓倾坡外。优势裂隙发育两组：①N50°～60°E/NW∠75°～80°，起伏、粗糙，长一般3～10 m，张开约1～2 cm，间距1～2 m，与边坡小角度相交；②N30°～40°W/NE∠75°～80°，起伏、粗糙，长一般为3～10 m，张开约5～10 mm，间距3～5 m，与边坡大角度相交。

地下水基本类型为基岩裂隙水和第四系松散堆积层孔隙水，受大气降雨补给，向流沙河排泄。

3 变形破坏现象及成因分析

大冲沟下游覆盖层边坡，其上游侧边界为大冲沟，即“2013年7月14日飞水沟右岸崩塌堆积体”下游边缘，下游侧边界为高粱坪堆积体。坡体后缘未见蠕滑体、泥石流等不良物理地质现象，坡体变形破坏现象表现如下：

(1)边坡治理施工前，在坡体下游中下部修建施工便道后，在雨季坡体前缘发生过小塌滑；

(2)高程1 540 m抗滑桩施工中，A1桩内侧坡体凸出，且后缘发育有张开10～20 cm裂缝，受临近桩孔爆破影响，坡体发生少量垮塌，对该抗滑桩内侧坡体进行削坡处理。

(3)“2013年7月14日飞水沟右岸崩塌事件”后，坡体前缘、中部，至左岸高程1 705 m改线公路下部出现多条裂缝，前缘坡体裂缝张开约10～20 cm，一般延伸长度10～20 m，最大约90 m；中上部坡体裂缝一般张开1～5 cm，一般延伸长度5～10 m。

坡体出现上述变形破坏现象，根据其基本地质条件、变形破坏特征分析，其成因如下：该覆盖层坡体地形坡度较陡，前缘因修建施工便道形成切脚；在2013年“4·20”芦山7.0级强烈地震影响下，坡体结构松散加剧；“2013年7月14日飞水沟右岸崩塌事件”形成200万m3崩塌体，对该段覆盖层坡体形成直接冲击、震动和气浪作用，致使坡体出现多条裂缝；雨季暴雨使坡体饱水，变形加剧。

4 边坡稳定性分析

4.1 边坡类别、等级

根据《水电水利工程边坡设计规范》(DL/T5353-2006)，按其所属枢纽工程等级、建筑物级别、边坡所处位置、边坡重要性和失事后的危害程度，划分边坡类别和安全级别。大冲沟下游覆盖层边坡位于左岸库中段，距坝址约1.6 km，边坡无实质性的危害影响对象，其失稳破坏将造成有效库容减小，根据规范判为B类(水库边坡)Ⅲ级边坡。

4.2 边坡岩土体力学参数

大冲沟下游覆盖层边坡岩土体从上至下可为3层。第①层灰黄色块碎石土层(col+dlQ4)； 第②层黑色含砾粉质黏土；第③层基岩为灰白色志留系罗惹坪组灰白色薄～中层状细晶白云岩夹薄层砂质灰岩(S2l)。稳定性系数计算岩土体力学参数根据勘探试验成果、工程地质类比法综合确定，其取值见表1、2。

表1 大冲沟下游覆盖层边坡稳定性计算土体参数取值

表2 大冲沟下游覆盖层边坡稳定性计算岩体参数取值

4.3 边坡稳定性计算

在对大冲沟下游覆盖层边坡进行治理前，选取了地形坡度较陡的纵向16-16、14-14剖面代表该段覆盖层边坡，其中16-16剖面位于坡体上游侧，14-14剖面位于坡体下游侧(见图1、2)。采用随机搜索最危险滑动面和根据地形假定了2条滑动面，

图1 16-16剖面计算模型

分别采用莫根斯顿-普莱斯法和毕肖普法，对坡体稳定性进行定量计算。稳定性计算工况为蓄水前现状、现状+暴雨、现状+地震(Ⅷ度)，水库正常蓄水、正常蓄水+暴雨、正常蓄水+地震6种工况。各种工况下稳定性系数计算结果见表3。

图2 14-14剖面计算模型

剖面状况现状现状+暴雨现状+地震正常蓄水正常蓄水+暴雨正常蓄水+地震滑面搜索滑面1滑面2搜索滑面1滑面2搜索滑面1滑面2搜索滑面1滑面2搜索滑面1滑面2搜索滑面1滑面216-16剖面M_P1.261.321.301.141.191.181.161.211.201.181.281.231.071.161.121.071.161.11(上游侧)Bishop1.271.341.311.141.221.191.171.231.211.171.301.241.071.181.131.071.181.1214-14剖面M_P0.981.180.990.891.080.900.881.040.890.841.130.870.751.010.770.791.020.80(下游侧)Bishop0.951.090.960.851.000.860.850.970.860.811.010.840.720.910.750.780.940.79

由稳定性系数计算结果分析：

(1)16-16剖面假定滑动面1基本沿基覆界线，从高程约1 705 m改线公路下部至坡脚，代表坡体的整体稳定性；假定滑面2位于坡体下部；搜索最危险滑面位于坡体下部浅表层。计算结果表明，3条滑动面在蓄水前现状、现状+暴雨、现状+地震，蓄水后正常蓄水、正常蓄水+暴雨、正常蓄水+地震工况坡体均处于稳定状态。

(2)14-14剖面假定滑面1基本沿基覆界线，从高程1 705 m改线公路下部至坡脚，代表坡体的整体稳定性。在蓄水前现状条件下稳定，现状+暴雨、现状+地震工况坡体不稳定；蓄水后正常蓄水稳定，正常蓄水+暴雨、正常蓄水+地震工况坡体均处于不稳定状态。

假定滑面2和搜索最危险滑面位置接近，位于坡体中下部，这2条滑动面在蓄水前现状条件、现状+暴雨、现状+地震，蓄水后正常蓄水、正常蓄水+暴雨、正常蓄水+地震工况坡体均处于不稳定状态。施工前坡体前缘出现局部小塌滑，计算结果与实际情况基本一致。

4.4 边坡失稳模式

大冲沟下游覆盖层边坡为碎石土边坡，坡高约200 m，属于超高边坡，在地震、暴雨工况下边坡稳定性变差，坡体可能失稳；其失稳模式为蠕滑～拉裂型，坡体表部产生拉裂缝，随着拉裂缝不断向深处扩展，地表水沿拉裂缝渗入坡体，加剧了坡体的剪切变形；其失稳破坏以坡体牵引式塌滑为主要形式。

5 支护设计

鉴于大冲沟下游覆盖层边坡，在地震、暴雨工况下稳定性变差，坡体可能失稳，对水库有效库容影响较大。为保证汉源新县城、农村移民安置区生活和灌溉用水，该段坡体必须进行治理。

支护方案为抗滑桩、桩板墙、预应力锚索方案。首先，预应力锚索布置于抗滑桩顶部，桩间板后采用碎石土回填，坡比为1 ∶2.0；其次，在边坡中部、上部各布置一条排水沟。

在高程1 540 m、1 592 m各布置一排抗滑桩，桩端持力层为灰白色弱风化细晶白云岩。高程1 540 m布置44根抗滑桩，A型抗滑桩24根，B型抗滑桩20根，同时布置桩间板，桩间板后采用碎石土回填，坡比为1 ∶2.0；高程1 592 m布置8根A型抗滑桩。抗滑桩截面尺寸，A型2.5 m×3.5 m ，B型2.0 m×3.0 m。

A型抗滑桩桩顶布置2根2 000 kN预应力锚索，B型抗滑桩桩顶布置1根2 000 kN预应力锚索，锚索长度约45～50 m，锚索必须进入基岩15 m，且锚固段长度不小于8 m。

在坡体中部、上部各布置一条排水沟，排水沟采用梯形断面，底宽0.5 m，深度0.5 m，采用M10浆砌石进行衬砌，衬砌厚度30 cm。14-14典型剖面支护见图3。

图3 14-14典型剖面支护示意

6 支护效果评价

大冲沟下游覆盖层边坡治理，主要内容是抗滑桩、预应力锚索施工，并在坡体中部、上部各布置一条排水沟。施工期间对坡体多次进行现场巡视，并在A5、A29、A35抗滑桩顶部各布置1个外部变形观测墩，进行变形监测。

(1)2014年11月～2015年12月，高程1 540 m抗滑桩、预应力锚索施工完成以后，坡体经历2016年雨季多次暴雨作用，同时受水库蓄水及库水位升 降影响，2016年5月12日，水位达正常蓄水位1 543.0 m。现场巡视发现，除高程1 592 m抗滑桩内侧坡，因桩体施工需要进行了削坡处理，坡高约10～15 m，坡度约55°～65°，在暴雨作用下发生小垮塌外，坡体其他部位未发生垮塌变形现象，表部裂缝张开宽度也未继续增加。

(2)2016年1～11月，高程1 592 m抗滑桩、预应力锚索施工完成，对坡体提供了更加强有力地支护措施。经现场巡视，坡体未发生垮塌变形现象，表部裂缝张开宽度也未继续增加。宏观分析判断，坡体变形趋于稳定。

(3)为了准确掌握坡体变形状况，在A5、A29、A35抗滑桩顶部各布置1个外部变形观测墩，进行变形监测。现在3个外部变形观测墩已经施工完成，但监测工作尚未开始进行。

7 结 论

(1)大冲沟覆盖层边坡在地震、暴雨工况下稳定性变差，坡体可能失稳；鉴于水库库容较小，要求水库岸坡必须稳定，以保证有效兴利库容，保证汉源新县城、农村移民安置区生活和灌溉用水，因此对该段坡体必须进行治理。治理措施主要内容是抗滑桩、预应力锚索施工，并在坡体中部、上部各布置一条排水沟。

(2)大冲沟下游侧覆盖层边坡，在高程1 540 m抗滑桩、预应力锚索施工完成以后，除高程1 592 m抗滑桩内侧坡，因桩体施工需要进行了削坡处理，坡度约55°～65°，在暴雨作用下发生小垮塌外；坡体其他部位未发生垮塌变形现象，表部裂缝张开宽度也未继续增加。在高程1 592 m抗滑桩、预应力锚索施工完成以后，对坡体提供了更加强有力地支护措施。经现场巡视，坡体再未发生垮塌变形现象，表部裂缝张开宽度也未继续增加。宏观分析判断，坡体变形趋于稳定。

(3)在A5、A29、A35抗滑桩顶部各布置1个外部变形观测墩，进行坡体变形监测。建议水库运行期对边坡加强巡视，并尽快启动外部变形观测墩监测工作，如发现变形异常，应及时采取相应处理措施。

参考文献：

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